323351458

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS 
FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA 
E.A.P. DE INGENIERÍA QUÍMICA 
 
Extracción del mucílago de la penca de tuna y su 
aplicación en el proceso de coagulación-floculación de 
aguas turbias 
 
 
TESIS 
Para optar el Título Profesional de Ingeniera Química 
 
 
AUTOR 
Megy Ninoska SILVA CASAS 
 
ASESOR 
Eder VICUÑA GALINDO 
 
 
Lima - Perú 
2017 
 
 
DEDICATORIA 
A Dios, por haberme permitido llegar a esta etapa de mi vida y por demostrarme su amor y 
protección. 
A mis padres, Edwin y Filomena, son mi motor y ejemplo de lucha, sin ustedes no hubiera 
concluido esta etapa en mi vida profesional. Seguiremos siempre adelante, los amo demasiado. 
A mi hermana Betsy por ser mi ejemplo, siempre recordaré como te veía estudiar, eso me 
motivaba a continuar con mis proyectos, y a mis queridas sobrinas Arely y Ailish, son la alegría 
que tengo en la vida. 
A mi novio Erick, por haber sido mi compañero en toda mi etapa universitaria, testigo de mis 
buenos y malos momentos, por haber creído siempre en mi y por amarme tal como soy. 
A mi abuelita Margarita, por haberme apoyado y aconsejado, sé que desde el cielo aún me 
estas cuidando. 
A mi abuelito Guillermo, por ser el socialista de la familia e impulsarme a luchar por mis 
sueños. 
 
iii 
 
AGRADECIMIENTOS 
A mi asesor el Mg. Eder Vicuña Galindo por su apoyo, dedicación y amistad, me brindó muchos 
conocimientos y consejos, no tanto en el desarrollo de este proyecto sino también a nivel personal. 
A los profesores de la facultad la Mg. Thais Linares, Dr. Alberto Garrido y a la Química 
Elizabeth Espinoza, por haberme permitido usar sus ambientes y equipos para el desarrollo de las 
pruebas experimentales del proyecto. 
Al Laboratorio de Bioquímica, Nutrición y alimentación animal de la Facultad de medicina 
veterinaria, en especial a la Dra. Sandra Bezada, por el apoyo en el desarrollo del análisis proximal 
de cada una las muestras. 
A mis padres, el desarrollo de este trabajo fue en gran parte gracias a ustedes, me apoyaron en 
la compra de las pencas, tenemos tantas anécdotas de ese día, y también en el desarrollo de la 
extracción del mucilago. 
A mi novio Erick De la Rosa, por haberme apoyado en el desarrollo de las pruebas 
experimentales, en especial en la etapa de clarificación de aguas y también por los consejos al 
momento de redactar la tesis. 
A amigos que no dudaron en darme una mano en conseguir ciertos insumos, gracias Ing. César 
Ortiz e Ing. Luis Huayta 
A mis amigas Mariela, Judith y Silvia por siempre animarme a continuar con este reto. 
Por último, a la Escuela de Ingeniería Química y a alma mater la Universidad Nacional Mayor 
de San Marcos. 
 
 
iv 
 
TABLA DE CONTENIDO 
RESUMEN ................................................................................................................................ 1 
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4 
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 6 
Objetivo General ____________________________________________________ 6 
Objetivo Específicos __________________________________________________ 6 
CAPITULO I ............................................................................................................................. 7 
NOPALES O TUNA EN EL PERÚ ......................................................................................... 7 
I.1. NOPALES _____________________________________________________ 7 
I.1.1. Antecedentes. .................................................................................................................................. 7 
I.1.2. Origen y Distribución ...................................................................................................................... 8 
I.2. El NOPAL EN EL PERÚ ________________________________________ 9 
I.2.1. La Tuna en las crónicas ................................................................................................................. 11 
I.2.2. Nombres Comunes ........................................................................................................................ 11 
I.2.3. Clasificación Científica ................................................................................................................. 13 
I.2.4. Tipos y Características de Opuntia Spp. ....................................................................................... 13 
I.2.5. Hábitat ........................................................................................................................................... 14 
I.2.6. Importancia Ecológica .................................................................................................................. 15 
I.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA ________________________________ 15 
I.3.1. Composición química general ....................................................................................................... 17 
I.3.2. Propiedades funcionales de los frutos y cladodios ........................................................................ 18 
I.3.3. Usos del Nopal .............................................................................................................................. 20 
CAPITULO II .......................................................................................................................... 24 
EL MUCILAGO DE NOPAL ................................................................................................. 24 
II.1. MUCILAGO DE NOPAL _____________________________________ 24 
II.1.1. Extracción de mucilago ................................................................................................................. 25 
v 
 
II.1.2. Factores a considerar en la extracción ........................................................................................... 28 
II.1.3. Composición química del mucilago .............................................................................................. 30 
II.1.4. Aplicaciones del mucilago del nopal ............................................................................................ 34 
CAPITULO III ........................................................................................................................ 36 
APLICACIÓN DEL MUCILAGO EN EL TRATAMIENTO DE AGUS TURBIAS ........... 36 
III.1. AGUA RESIDUAL ___________________________________________ 36 
III.1.1. Turbiedad y color en el agua residual ........................................................................................... 36 
III.2. PARTICULAS EN SUSPENSIÓN ______________________________ 38 
III.2.1. Tamaño de las partículas en Suspensión ....................................................................................... 38 
III.2.2. Los Coloides ................................................................................................................................. 39 
III.2.3. Afinidad de las partículas coloidales con el Agua ........................................................................ 39 
III.2.4. Carga eléctrica y doble capa ......................................................................................................... 39 
III.2.5. Factores de Estabilidad e Inestabilidad ......................................................................................... 40 
III.3. COAGULACIÓN ____________________________________________ 41 
III.3.1. Mecanismo de la Coagulación ...................................................................................................... 43 
III.3.2. Coagulantes Utilizados ................................................................................................................. 46 
III.3.3. Factores que Influyen en la Coagulación ......................................................................................47 
III.3.4. Etapas o fases de coagulación ....................................................................................................... 49 
III.3.5. Tipos de coagulación .................................................................................................................... 50 
III.4. FLOCULACIÓN ____________________________________________ 52 
III.4.1. Tipos de Floculación ..................................................................................................................... 52 
III.4.2. Parámetros de la floculación ......................................................................................................... 53 
III.4.3. Floculantes .................................................................................................................................... 53 
III.5. POLIMEROS _______________________________________________ 54 
III.5.1. Clasificación de los Polielectrolitos .............................................................................................. 55 
 
vi 
 
CAPITULO IV ......................................................................................................................... 57 
DISEÑO EXPERIMENTAL .................................................................................................. 57 
IV.1. IDENTIFICACIÓN DE FACTORES ___________________________ 57 
IV.2. METODOLOGÍA DEL PROYECTO ___________________________ 58 
IV.3. DISEÑO EXPERIMENTAL ___________________________________ 58 
IV.3.1. Extracción del Mucilago: .............................................................................................................. 58 
IV.3.2. Clarificación de aguas turbias ....................................................................................................... 60 
IV.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ____________________________________ 63 
IV.4.1. Extracción del Mucilago ............................................................................................................... 63 
IV.4.2. Proceso de Clarificación de agua turbia ........................................................................................ 65 
CAPITULO V .......................................................................................................................... 67 
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ................................................................................ 67 
V.1. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS _____________________ 67 
V.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL _________________________ 68 
V.2.1. Proceso de extracción del mucilago .............................................................................................. 69 
V.2.2. Caracterización del mucilago de tuna: .......................................................................................... 76 
V.2.3. Proceso de clarificación de aguas turbias ...................................................................................... 76 
CAPITULO VI ......................................................................................................................... 81 
TABULACIÓN DE RESULTADOS ...................................................................................... 81 
VI.1. PROCESO DE EXTRACCIÓN DE MUCILAGO _________________ 81 
VI.2. CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL MUCILAGO _____________ 84 
VI.3. PROCESO DE CLARIFICACIÓN DE AGUAS TURBIAS _________ 85 
 
 
 
vii 
 
CAPITULO VII ....................................................................................................................... 89 
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS .................................................................... 89 
VII.1. PROCESO DE EXTRACCIÓN DEL MUCILAGO ______________ 89 
VII.2. CARACTERIZACIÓN QUÍMICA DEL MUCILAGO __________ 103 
VII.3. PROCESO DE CLARIFICACIÓN DE AGUAS TURBIAS ______ 106 
CONCLUSIONES ................................................................................................................. 115 
RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 117 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 118 
ANEXOS ................................................................................................................................ 132 
viii 
 
INDICE DE TABLAS 
Tabla 1 Descripción completa de la clasificación científica de la tuna .................................. 13 
Tabla 2 Composición química de 100g de nopal fresco ......................................................... 17 
Tabla 3 Composición química de cladodios de distintas edades (porcentaje materia seca). .. 18 
Tabla 4 Algunos productos alimenticios, subproductos y aditivos obtenidos de la tuna y los 
cladodios. ...................................................................................................................................... 23 
Tabla 5 Descripción de cada una de las etapas de la extracción del mucilago según diferentes 
fuentes ........................................................................................................................................... 25 
Tabla 6 Factores, intervalo de valores y Rendimientos porcentual según Publicaciones previas
....................................................................................................................................................... 28 
Tabla 7 Descripción e intervalos de los factores a utilizar en este trabajo ............................. 29 
Tabla 8 Rendimiento de mucilago y composición química (g/100g) ..................................... 31 
Tabla 9 Peso Molecular (PM) y monómero (galactosa, ramnosa, arabinosa, xilosa, ácido 
galacturónico) presentes en mucilago de Opuntia Spp. Según diferentes estudios ...................... 32 
Tabla 10 Principales compuestos presentes en el mucilago .................................................... 33 
Tabla 11 Tiempos de decantación de las diferentes partículas en función a sus dimensiones 38 
Tabla 12 Descripción de los factores de la coagulación. ........................................................ 47 
Tabla 13 Identificación de factores en el proyecto ................................................................. 57 
Tabla 14 Identificación de factores y sus niveles para la extracción del mucilago. ............... 59 
Tabla 15 Matriz de diseño experimental para la extracción del mucilago de tuna. ................ 59 
Tabla 16 Identificación de factores y sus niveles para la clarificación de aguas turbias. ....... 60 
Tabla 17 Matriz de diseño experimental para la clarificación de aguas turbias. .................... 61 
Tabla 18 Cálculo del ANOVA EXPANDIDO para diseño Factorial Fraccionado (23-1) ....... 63 
ix 
 
Tabla 19 Cálculo del ANOVA EXPANDIDO para diseño Factorial (22) por bloques .......... 65 
Tabla 20 Rendimiento porcentual de la penca de tuna............................................................. 81 
Tabla 21 Rendimiento Promedio Porcentual en la extracción de mucilago según factores a 
considerar. ..................................................................................................................................... 82 
Tabla 22 Análisis de varianza – Diseño factorial fraccionad aleatorizado ............................. 82 
Tabla 23 Resumen del modelo – Diseño factorial fraccionado aleatorizado .......................... 82 
Tabla 24 Coeficientes codificados – Diseño factorial fraccionado ......................................... 83 
Tabla 25 Caracterización Química promedio del mucilago de tuna – Análisis proximal en Base 
húmeda .......................................................................................................................................... 84 
Tabla 26 Caracterización Química promedio del mucilago de tuna – Análisis proximal en Base 
seca ................................................................................................................................................84 
Tabla 27 Ecuación de Regresión por cada componente del mucilago de tuna en base húmeda
....................................................................................................................................................... 85 
Tabla 28 Remoción porcentual promedio de turbidez por interacción de factores (Turbidez y 
concentración de mucilago). ......................................................................................................... 85 
Tabla 29 Remoción porcentual promedio según interacción de factores (Turbidez y 
concentración de mucilago) por tratamientos de extracción ......................................................... 86 
Tabla 30 Análisis de varianza – Diseño factorial por bloques aleatorizado ........................... 86 
Tabla 31 Resumen del modelo – Diseño factorial por bloques aleatorizado .......................... 87 
Tabla 32 Coeficientes codificados – Diseño factorial por bloques aleatorizado .................... 87 
Tabla 33 Remoción de turbidez utilizando Sulfato de Aluminio (Coagulante Catiónico) y el 
mucilago de tuna como Floculante natural. .................................................................................. 88 
x 
 
Tabla 34 Rendimientos porcentuales de extracción de mucilago, según fuentes bibliográficas
....................................................................................................................................................... 99 
Tabla 35 Aspectos y condiciones de cosecha de la Penca de tuna ........................................ 142 
Tabla 36 Tratamientos a realizar según factores a considerar. ............................................. 142 
Tabla 37 Cantidad de Penca y agua a utilizar en la etapa de molienda. ............................... 143 
Tabla 38 Condiciones y rendimientos de extracción del mucilago ....................................... 143 
Tabla 39 Rendimiento de la 1era filtración para todos los tratamientos ............................... 144 
Tabla 40 Rendimiento de la 1era centrifugación para todos los tratamientos ...................... 144 
Tabla 41 Condiciones y rendimiento de la concentración en todos los tratamientos ......... 144 
Tabla 42 Condiciones de la precipitación con etanol para todos los tratamientos ................ 145 
Tabla 43 Rendimiento después de la 2da centrifugación – filtrado y lavado con alcohol para 
todos los tratamientos. ................................................................................................................ 145 
Tabla 44 Rendimiento del mucilago seco con respeto al mucilago fresco para todos los 
tratamientos ................................................................................................................................. 146 
Tabla 45 Composición química del mucilago de tuna - Análisis Proximal Completo .......... 147 
Tabla 46 Condiciones iniciales del agua a tratar. .................................................................. 148 
Tabla 47 Resultados del proceso de clarificación del agua. .................................................. 148 
Tabla 48 ANOVA EXPANDIDO (Diseño Factorial Fraccionado aleatorizado) ................. 155 
Tabla 49 ANOVA EXPANDIDO (Diseño Factorial con bloques aleatorizados) ................ 157 
xi 
 
INDICE DE FIGURAS 
Figura 1 Representación de Opuntia en la cerámica Moche .................................................... 10 
Figura 2 Esquema de la Opuntia Ficus Indica. ........................................................................ 16 
Figura 3 Estructura parcial propuesta del mucilago de Opuntia Ficus Indica ......................... 34 
Figura 4 Doble Capa de una partícula coloidal ........................................................................ 40 
Figura 5 Esquema de como las sustancias químicas anulan las cargas eléctricas sobre la 
superficie del coloide .................................................................................................................... 42 
Figura 6 Fuerzas de atracción y Repulsión .............................................................................. 44 
Figura 7 Reestabilización de partículas .................................................................................... 45 
Figura 8 Atrapamiento de las partículas en un floculo ............................................................ 45 
 Figura 9 Efecto de puente de las partículas en suspensión ..................................................... 46 
Figura 10 Fases de la coagulación .......................................................................................... 51 
Figura 11 Acción de los polímeros .......................................................................................... 56 
Figura 12 Esquema de la Metodología del proyecto ................................................................ 58 
Figura 13 Metodología de la extracción de mucilago de tuna ................................................. 60 
Figura 14 Procedencia de las tunas que se cosechó para los fines del proyecto – Tunales de 
Chilca ............................................................................................................................................ 69 
Figura 15 Acondicionado de las pencas, para su posterior licuado. ........................................ 70 
Figura 16 Picado y licuado de las pencas. ................................................................................ 70 
Figura 17 Extracción Acuosa. .................................................................................................. 71 
Figura 18 Primera Filtración .................................................................................................... 71 
Figura 19 Primera Centrifugación ............................................................................................ 72 
Figura 20 Concentración del mucilago .................................................................................... 72 
xii 
 
Figura 21 Precipitación con alcohol etílico. ............................................................................. 73 
Figura 22 Segunda Centrifugación ........................................................................................... 73 
Figura 23 Lavado y filtración, se obtiene el mucilago en base húmeda .................................. 74 
Figura 24 Secado y molienda del mucilago seco. .................................................................... 74 
Figura 25 Extracción del mucilago a partir del cladodio del nopal ......................................... 75 
Figura 26 Soluciones de mucilago a 10000ppm. ..................................................................... 77 
Figura 27 Turbidímetro, potenciómetro y medidor de TDS .................................................... 78 
Figura 28 Equipo de prueba de jarras. ..................................................................................... 78 
Figura 29 Clarificación de aguas turbias. ................................................................................. 79 
Figura 30 Proceso de coagulación-floculación aplicando polvo seco del mucilago de tuna 
como floculante ............................................................................................................................. 80 
Figura 31 Resultados de Análisis Proximal - Tratamiento 1 ................................................. 134 
Figura 32 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 2 y 6 ........................................... 135 
Figura 33 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 3 ................................................. 136 
Figura 34 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 4 ................................................. 137 
Figura 35 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 5 ................................................. 138 
Figura 36 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 7 .................................................139 
Figura 37 Resultado de Análisis Proximal - Tratamientos 8 ................................................. 140 
 
xiii 
 
INDICE DE GRÁFICAS 
Gráfica 1 Gráfica normal de efectos estandarizados con respecto al Rendimiento porcentual de 
extracción del mucilago ................................................................................................................ 90 
Gráfica 2 Diagrama Pareto de efectos estandarizados con respecto al Rendimiento porcentual 
de extracción del mucilago ........................................................................................................... 91 
Gráfica 3 Gráfica de efectos principales para Rendimiento porcentual de extracción del 
mucilago ........................................................................................................................................ 92 
Gráfica 4 Gráfica comparativa de la interacción de los factores, Relación Agua-Penca y 
Temperatura, para el Rendimiento porcentual de extracción usando el método estadístico Duncan 
....................................................................................................................................................... 94 
Gráfica 5 Gráfica comparativa de la interacción de los factores, Relación Agua-Penca y Tiempo, 
para el Rendimiento porcentual de extracción usando el método estadístico Duncan ................. 96 
Gráfica 6 Gráfica comparativa de la interacción de los factores, Temperatura y Tiempo, para el 
Rendimiento porcentual de extracción usando el método estadístico Duncan ............................. 97 
Gráfica 7 Gráfica de cubos (medias ajustadas) de Rendimiento Porcentual de Extracción del 
mucilago ........................................................................................................................................ 98 
Gráfica 8 Gráfica normal de efectos estandarizados con respecto al porcentaje de remoción de 
turbidez ....................................................................................................................................... 106 
 Gráfica 9 Diagrama Pareto de efectos estandarizados que intervienen en la Remoción de 
turbidez ....................................................................................................................................... 108 
 Gráfica 10 Gráfica de evaluación de factores individuales, Turbidez inicial y concentración de 
mucilago, en el proceso de clarificación de aguas turbias .......................................................... 109 
xiv 
 
Gráfica 11 Gráfica comparativa de la interacción de los factores, Turbidez inicial y 
concentración inicial, para la Remoción de Turbidez usando el método estadístico Duncan .... 110 
Gráfica 12 Gráfica de remoción de turbidez con respecto a los tratamientos de extracción, 
utilizando el método de comparación Duncan ........................................................................... 111 
INDICE DE ANEXOS 
ANEXO A .............................................................................................................................. 133 
ANEXO B .............................................................................................................................. 141 
ANEXO C .............................................................................................................................. 152 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXTRACCIÓN DEL MUCÍLAGO DE LA PENCA DE TUNA Y 
SU APLICACIÓN EN EL PROCESO DE COAGULACIÓN-
FLOCULACIÓN DE AGUAS TURBIAS 
 
2 
 
 
RESUMEN 
Los objetivos de esta investigación consisten en la obtención de altos rendimientos de 
extracción del mucílago de la penca de tuna, luego caracterizar químicamente a esta sustancia y 
evaluar su eficiencia en el tratamiento de aguas turbias. Para la extracción del mucilago, se aplica 
el diseño factorial fraccionado, considerando los siguientes factores y sus niveles: Cantidad de 
Agua - Penca: 3/1 – 4/1, Temperatura de extracción: 60 - 80°C y tiempo de extracción 2 - 4 h; 
obteniéndose como resultado un polvo blanquecino (mucilago seco), con el mejor rendimiento 
porcentual de extracción de 2.41, cuando los factores de relación Agua: Penca, Temperatura y 
tiempo son 3:1, 80°C y 2 h respectivamente, realizando el análisis estadístico se concluye que los 
tres factores considerados, tienen una influencia significativa del tipo inverso; es decir a medida 
que estos aumentan, se reduce el rendimiento porcentual de extracción; siendo el tiempo el factor 
más influyente al tener un valor p igual a 0.000. Al realizar la caracterización del mucilago, 
mediante el análisis proximal, se obtienen los siguientes resultados para los límites de: Humedad, 
que varía entre 56 a 74%, Proteínas de 1.9 a 4.10%, Cenizas de 1.44 a 2.20%, Grasas de 0.07 a 
0.1% y Carbohidratos de 20.21 a 39%. Relacionando estos resultados con el rendimiento de 
extracción, mediante la herramienta estadística Minitab, se obtiene la ecuación de Regresión: 
% Extracción = -1.079 + 0.0916 %Carbohidratos, que señala la directa relación entre el 
rendimiento de extracción del mucilago con la cantidad de carbohidratos presentes en el mismo. 
Con respecto a la aplicación del mucílago extraído en el proceso de clarificación de aguas turbias, 
utilizando un diseño factorial por bloques, considerando como factores a la turbidez inicial con 
niveles de 500 NTU y 1000 NTU y la concentración del mucilago con niveles de 30 ppm y 50 
ppm, y como bloques a los tratamientos de extracción se obtiene la máxima Remoción de turbidez 
en un intervalo de 86 % a 88.9 %, cuando la turbidez es de 1000 NTU. Realizando el análisis 
3 
 
estadístico, mediante el programa Minitab e Infostat, se determina la significancia de estos 2 
factores, en el caso de la turbidez se tiene una correlación positiva, es decir a medida que aumente 
sus valores, la remoción también se incrementará, a diferencia de la concentración del mucilago 
que tiene una influencia inversa, es decir, favorecerá la remoción cuando sus valores sean menores 
y pertenezcan al intervalo de trabajo de 30 a 50 ppm, donde se ubica la concentración óptima; 
finalmente, comparando la influencia de ambos factores, la turbidez influye de una manera más 
significativa al tener un valor p = 0.000, mucho más pequeño respecto al otro factor. Comparando 
el poder de remoción de turbidez con los tratamientos de extracción y considerando también el 
análisis proximal del mucilago, se concluye finalmente, que las condiciones favorables para la 
extracción del mucilago son, Relación Agua-Penca igual a 4, 60°C Temperatura y 2 h de tiempo; 
la misma que tiene una correlación directa con los carbohidratos presentes en el mismo y promueve 
satisfactoriamente la remoción de la turbidez. 
4 
 
INTRODUCCIÓN 
La contaminación de las aguas en el Perú es un problema muy antiguo. El crecimiento 
poblacional ha llevado a que los ríos, lagos y mares sirvan de botaderos de todo tipo de residuos, 
como por ejemplo la basura que constituyen los aceites usados. Por esto, podemos señalar que el 
grado de la contaminación en la naturaleza crece en la medida en que crece el desarrollo de las 
ciudades. Y en esta contaminación ambiental, el agua juega un papel importante por ser un 
elemento de transporte. Recordemos la definición de contaminación del agua: es la alteración de 
su calidad natural por la acción humana, que la hace total o parcialmente inadecuada para los usos 
a los que se destina. Entre los ríos más contaminados del Perú están el Mantaro, San Juan, Yauli, 
Rímac, Moche, Santa, Cañete, Locumba y Huallaga. Las causas que generan esta situación son 
varias y entre ellas están la actividad minera, la actividad industrial y las ciudades que no cuentan 
con un sistema adecuado de saneamiento 
El tratamiento primario consiste en la remoción, por medios físicos o químicos, de una parte 
sustancial del material sedimentableo flotante, reduciendo así una fracción importante de la carga 
orgánica, que representa porcentajes significativos de los sólidos contaminantes. Entre los tipos de 
tratamiento primario se utilizan: la coagulación y la floculación. Este tipo de tratamiento presenta 
grandes ventajas, como: una menor sensibilidad a las variaciones tanto de caudal como de 
composición, gran flexibilidad en el diseño de planta y posibilidad de adaptación según las 
características del vertido ya que puede ser aplicado a diversos efluentes, estudiando en cada caso 
el producto que proporcione los mejores resultados. 
En las últimas décadas se ha profundizado en el estudio de la coagulación-floculación y en el 
empleo de nuevos coagulantes, tanto inorgánicos como orgánicos, para conseguir una buena 
eliminación de materia orgánica y sólidos en suspensión totales, en los procesos de depuración de 
5 
 
aguas residuales urbanas y efluentes industriales. Uno de estos coagulantes químicos utilizados en 
el tratamiento de aguas residuales es el sulfato de aluminio para remover materia coloidal y 
sustancias orgánicas, mejorando la calidad del agua. Algunos estudios han concluido que el 
aluminio residual en el agua de consumo humano puede ser muy peligroso para la salud, causando 
efectos graves en el sistema nervioso central, hasta el punto que se estima existe una relación entre 
los agentes etiológicos del mal de Alzheimer y la concentración de aluminio en el organismo 
humano, indicándose además que ocasiona el envejecimiento prematuro. Tomando en cuenta los 
altos costos, y más aún, el residual de aluminio que presenta el agua tratada, surge la necesidad de 
evaluar la efectividad de algunas especies vegetales como coagulante en la potabilización del agua. 
Los coagulantes naturales son una fuente alternativa con gran potencial aún no explotado 
suficientemente; se producen de manera espontánea, debido a reacciones bioquímicas que ocurren 
en animales y en plantas. Por lo general, presentan una mínima o nula toxicidad y, en muchos 
casos, son productos alimenticios con alto contenido de carbohidratos y de proteínas solubles en 
agua. Algunos de ellos tienen propiedades coagulantes o floculantes que actúan de modo similar a 
los coagulantes sintéticos, aglomerando las partículas en suspensión que contiene el agua cruda, 
facilitando su sedimentación y reduciendo la turbidez inicial; en muchos lugares son utilizados en 
forma empírica por nativos para aclarar el agua turbia, con muy buenos resultados. 
Como alternativa, para sustituir estos coagulantes sintéticos, se plantea en este trabajo 
establecer una metodología para extraer un mucilago a partir de la penca de tuna y aplicarlo como 
un coagulante para el tratamiento de aguas, con la finalidad de reducir el nivel de turbidez y así 
obtener un agua con mayor calidad para el consumo de la población. 
6 
 
OBJETIVOS 
Objetivo General 
Obtener altos rendimientos de extracción del mucilago de la penca de tuna; mediante la 
aplicación de un diseño de experimentos, caracterizarlo químicamente y utilizarlo eficientemente 
en la remoción de la turbidez en aguas turbias. 
Objetivo Específicos 
 Determinar, mediante un análisis de los trabajos de la literatura especializada, los 
factores más influyentes en el proceso de extracción del mucílago del Opuntia ficus 
Indica. 
 Aplicar un diseño factorial fraccionado para obtener un alto rendimiento en la extracción 
del mucilago. 
 Realizar la caracterización del mucilago por medio de técnicas químicas y/o físicas. 
 Determinar la concentración óptima por medio de la prueba de jarras, aplicando el 
diseño factorial por bloques para obtener el máximo de remoción de la turbidez del agua 
trabajado.
7 
 
CAPITULO I 
NOPALES O TUNA EN EL PERÚ 
I.1. NOPALES 
I.1.1. Antecedentes. 
El interés del ser humano por los nopales data de miles de años. Su origen e historia están 
íntimamente relacionados con las antiguas civilizaciones mesoamericanas, en particular con la 
cultura azteca. Existen evidencias arqueológicas que permiten afirmar que fueron las poblaciones 
indígenas asentadas en las zonas semiáridas de Mesoamérica las que iniciaron su cultivo de modo 
formal. (Pimienta, 1990) 
Los cronistas de la época, entre ellos Gonzalo Fernández de Oviedo y Valdés, uno de los 
primeros narradores peninsulares, relata en 1535 en su Historia General y Natural de las Indias, 
como al acercarse la época del fructificación de los nopales, los pobladores se alimentaban de las 
tunas “las cuales tienen en tanto, que no las dejan por cosa del mundo. Y este es el mejor manjar 
que ellos tienen en todo el año”. Sin duda los nopales influyeron en el asentamiento de tribus 
errantes que concurrían en la época del fructificación a las zonas habitadas por estas plantas y 
acababan por fijar ahí su residencia. (Bravo Hollis, 2002) 
Fray Bernardino de Sagahun ilustra, en su Historia General de la Nueva España, estos modos 
de consumo del nopal: Hay unos árboles en esta tierra que llaman nopalli, quiere decir tunal, o 
árbol que lleva tunas; es monstruoso este árbol, el tronco se compone de las hojas y las ramas se 
hacen de las mismas hojas; las hojas son anchas y gruesas, tiene mucho zumo y son viscosas; 
tienen espinas las mismas hojas. La fruta que en estos árboles se hace, se llama tuna que son de 
buen comer; es fruta preciada. Las hojas de este árbol comen las crudas y cocidas. En unos árboles 
de estos se dan tunas, que son amarillas por dentro, otros las dan que por dentro son coloradas, o 
8 
 
rosadas, y estas son de muy buen comer; otros árboles de estos hay que tienen en las hojas vetas 
coloradas, y las tunas que se hacen de estas son por de fuera y por dentro moradas… (Velásquez, 
1998) 
I.1.2. Origen y Distribución 
Los nopales son originarios de América tropical y subtropical y hoy día se encuentran en una 
gran variedad de condiciones agroclimáticas, en forma silvestre o cultivada, en todo el continente 
americano. Además, se han difundido a África, Asia, Europa y Oceanía donde también se cultivan 
o se encuentran en forma silvestre. 
Los nopales pertenecen a la familia Cactaceae. La taxonomía de los nopales es sumamente 
compleja debido a múltiples razones, entre otras porque sus fenotipos presentan gran variabilidad 
según las condiciones ambientales, se encuentran frecuentemente casos de poliploidia, se 
reproducen en forma sexual o asexual y existen numerosos híbridos interespecíficos. 
El nombre científico le fue asignado por Tournefort en 1700, por su semejanza con una planta 
espinosa que crecía en el poblado de Opus en Grecia (Velásquez, 1998). Esta especie una vez 
introducida en España desde México, se distribuyó por toda la cuenca del Mediterráneo. 
Probablemente los primeros nopales fueron cultivados cerca de Sevilla o Cádiz, puntos terminales 
de los viajes a las Indias (Barbera, 1999) 
Es así como actualmente existen en forma silvestre o cultivada en el sur de España, y en toda 
la cuenca del Mediterráneo: Francia, Grecia, Italia y Turquía, llegando hasta Israel. Los árabes la 
llevaron desde España a África, difundiéndose en Argelia, Egipto, Eritrea, Etiopia, Libia, 
Marruecos y Túnez. Sin embargo, su distribución es aún mayor; en el continente americano, se 
encuentra desde Canadá a Chile, en Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Chile, Estados Unidos 
de América, México, Perú, y Venezuela y varios países de América Central y el Caribe; en otros 
9 
 
continentes se encuentra en Angola y Sudáfrica, en Australia y la India, existiendo especies tanto 
cultivadas como silvestres. En estos países, se encuentra parte de las más de 5 000 millones de 
hectáreas de zonas áridas y semiáridas del planeta y sus pueblos buscan especies que puedan 
desarrollarse y prosperar en ese peculiar y restrictivo hábitat. 
Independientemente de la clasificación taxonómica que pudiera usarse como referencia, en este 
documentose utiliza el nombre común nopal para la planta completa, la tuna se refiere a la fruta, 
el nopalito al cladodio tierno y la penca al cladodio adulto. 
I.2. El NOPAL EN EL PERÚ 
Los primeros restos sobre el uso de cactáceas encontrados en el Perú datan de la época del 
Horizonte Pre-agrícola (10,000 - 6000 años de antigüedad), y se encontraron en los basurales 
próximos a la cueva de Pachamachay en las cercanías del lago de Junín sobre los 4200 msnm. En 
ese sitio se hallaron semillas de una especie de Opuntia de una antigüedad de más de 11,800 años, 
la cual podría tratarse de Austrocylindropuntia floccosa, que es la única que crece en tales altitudes 
y cuyos frutos aún siguen siendo consumidos en las serranías del centro y sur del país (Ostolaza, 
1994; Vilcapoma, 2000). Desafortunadamente son escasos los estudios de coprolitos humanos que 
son los tipos de restos arqueológicos que determinarían la identidad de las especies de cactáceas 
que formaban parte de la dieta del hombre antiguo del Perú. 
Posteriormente se encontraron restos de opuntia y otras cactáceas, formando parte de ofrendas 
con las que se enterraban a los muertos como anzuelos, alfileres o peines hechos con espinas de 
Austrocylindropuntia exaltata y Neoraimondia arequipensis (Towle, 1961; Ostolaza, 1994; 
Piacenza & Ostolaza, 2002). También se han encontrado restos de opuntia formando parte del 
material de construcción en algunas edificaciones prehispánicas (Alvarez & Cáceres, 2003). 
10 
 
El estudio de las manifestaciones artísticas de las culturas pre incas ha permitido identificar 
otras especies de gran importancia, siendo el cactus “San Pedro” el de mayor relevancia en el Perú 
prehispánico (Ostolaza, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000; Reyna & Flores, 2001; Anderson, 
2001). 
Los opuntias han sido documentadas como elementos importantes de las culturas Paracas, 
Nazca, Moche, e Inca (Yacovleff & Herrera, 1934; Blasco & Ramos, 1980; Ostolaza, 1996, 1997, 
1998, 1999, 2000). Sin embargo, el grupo de las platyopuntias dentro del que se encuentra la tuna, 
solo ha sido reportado en las culturas Moche e Inca (Horkheimer, 2004). 
Especialmente es en la iconografía Mochica en la que resaltan estos opuntias de tallos planos y 
redondeados (Figura 1), probablemente se trata de Opuntia macbridei, la cual se distribuye 
ampliamente en el norte del país. Presumiblemente sus frutos eran consumidos por los moches, así 
como por los animales (zorros y venados) que se distinguen en los ceramios (Donan & McClelland, 
1995). 
 
Figura 1 Representación de Opuntia en la cerámica Moche (Fuente: Novoa, 2006) 
11 
 
I.2.1. La Tuna en las crónicas 
Los primeros reportes de la colonia sobre O. ficus-indica en el Perú fueron realizados por 
cronistas como Pedro de Rivera en el año 1586, quien comenta: “…hay algunos cardones que se 
da en la tierra templada, del grandor de una mano, los cuales se cultivan con mucho cuidado; su 
fruto es de grana colorada finísima con que se tiñe la ropa, que en esta tierra se hace de cumpi y 
otras curiosas para el vestido de los indios…” y posteriormente, el padre Bernabé Cobo en su obra 
“Historia del Nuevo Mundo” en 1650, describe a la tuna de la siguiente manera “Viven muchos 
años, en que difieren de las yerbas; no producen ramas ni hojas, sino unos trozos redondos y 
gruesas pencas encaramadas e ingeridas unas sobre otras; son tiernas aguanosas, como zábilas, 
pepinos o calabazas, destila de ellas un humor pegajoso como el de la sábila, en que muestran no 
convenir con los árboles y las matas. Están de alto abajo pobladas de agudísimas espinas, unas 
mayores que otras, de agujas y alfileres…” en clara alusión a las características de esta cactácea. 
Estas referencias indican que durante la llegada de los españoles a esta parte del continente 
americano encontraron a estas plantas bajo cultivo. Igualmente hacen mención al uso de la 
cochinilla, Miguel de Estete en el año 1953, en una cita informa que la grana o cochinilla se cultivó 
en Perú desde antes de la llegada de los españoles, además de que habría otras pruebas de que se 
producía y se empleaba como colorante, no sólo en Perú (Lima y Ayacucho) sino en Bolivia y 
Chile, reportando que los indios recogían “mucha grana y algodón”, afirmación confirmada 
posteriormente por el padre Cobo en 1650. 
I.2.2. Nombres Comunes 
Algunos nombres comunes son muy ilustrativos acerca de su origen y distribución. 
El nombre tuna es de origen caribeño (Bravo-Hollis & Sanchez Mejorada, 1991), tomado por 
los primeros españoles que conocieron estas plantas. Más exactamente es un vocablo Taíno 
12 
 
(Morinigo, 1966). Con este término se designa mayormente a los frutos, aunque también se utiliza 
para la parte vegetativa de las especies de Opuntia. Lo extendido de este nombre sugiere que fue 
el primero conocido por los españoles, aún antes que los nombres mexicanos. 
Nopal es un término mexicano derivado del Náhuatl, "Nopalli" (Bravo-Hollis & Sanchez 
Mejorada, 1991; Morinigo, 1966), con el que se designa a varias especies. 
La tuna es conocido como Prickly pear, Cactus pear, Cactus fruti en Estados Unidos; Fico d' 
India (Sicilia), Figo morisca (Cerdeña), Figo della barbarie en Italia; Higo en España; chumbo en 
Francia; Tzabar en Israel; Kaktusfeigen en Alemania; Turksupurug en Sudafica Nopal en México 
y Tuna en Perú y Latinoamérica (Saenz, et.al, 2006). 
Al retirarse de España, los moros llevaron esta especie al norte de África, llamándola "Higo de 
los cristianos". Actualmente en Marruecos conocida como "tapia", ilustrativo de su utilidad 
como cerco. Su amplia difusión en la cuenca del Mediterráneo puede apreciarse por el término 
"Sabra", que en Israel designa tanto al poblador nativo como a esta especie, como también por la 
ilustración de esta especie en sellos postales de varios países que rodean el mar Mediterráneo 
(Kiesling , 1998). 
La forma cultivada fue llevada en 1769 a California por misioneros Franciscanos, provenientes 
de México, llamándosela hasta hoy "mission cactus” (Benson & Walkington, 1965). 
En el nor-este brasilero se la utiliza como forraje, lo que se expresa claramente por su nombre 
local "palma forrageira". Su introducción en ese país no está registrada con exactitud. Su cultivo 
es muy importante en el oeste del Estado de Pernambuco (Kiesling , 1998). 
13 
 
I.2.3. Clasificación Científica 
El primer nombre español es Higo de las Indias, que alude a su origen, las "Nuevas Indias" y 
de allí su primer nombre científico: Cactus ficus-indica L. El nombre ficus-indica había sido usado 
en "frases diagnósticas" ya mucho antes de Linneo, para designar varias especies (Amaya, 2009). 
Tabla 1 
Descripción completa de la clasificación científica de la tuna 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fuente: Barrientos, (1983) 
I.2.4. Tipos y Características de Opuntia Spp. 
Se conocen casi 300 especies del género Opuntia. Sin embargo, hay solo 10 o 12 especies hasta 
ahora utilizadas por el hombre, ya sea para producción de fruta y nopalitos para alimentación 
humana, forraje o cochinilla para obtención de colorante (Saenz, et.al, 2006). 
Entre ellas se encuentran, como especies cultivadas para producción de fruta: Opuntia ficus-
indica, O. amyclaea, O. xoconostle, O. megacantha y O. streptacantha. Como especies silvestres: 
Opuntia hyptiacantha, O. leucotricha y O. robusta. De las especies citadas, la más ampliamente 
CLASIFICACIÓN CIENTÍFICA 
Reino Vegetal 
Subreino Embryophita 
División Angioespermae 
Clase Dycotyledonea 
Subclase Dialipetalas 
Orden Opuntiales 
Familia Cactácea 
Subfamilia Opuntioideae 
Tribu Opuntiae 
Género Opuntia Nopalea 
Subgénero 5 
Especies 300 
14 
 
cultivada en distintas partes del mundo es Opuntia ficus indica; es más, en la cuenca del 
Mediterráneo es la única Opuntia que se cultiva (Uzun, 1997) y se emplea con diferentes 
propósitos. 
Las características de estas especies son variables,diferenciándose en la forma de los cladodios, 
en la presencia o ausencia de espinas, en el tamaño y color de los frutos y en otras características 
botánicas. Por ejemplo, los frutos de Opuntia ficus-indica son dulces, jugosos, de color amarillo, 
anaranjado, rojo o purpura, con mucha pulpa y cascara de grosor variable, pero generalmente 
delgada (Saenz, et.al, 2006). 
I.2.5. Hábitat 
En las zonas áridas y semiáridas existen diferentes factores ambientales que limitan el 
crecimiento de las plantas, tales como temperaturas altas y bajas, escasez de agua y limitación en 
la disponibilidad de nutrientes. La evolución de las cactáceas en estos ambientes ha conducido a 
que las diferentes especies del género Opuntia desarrollen características morfológicas, 
fisiológicas y bioquímicas que les permitan adaptarse a estas condiciones ambientales adversas 
(Amaya, 2009). 
La proliferación masiva de ciertos tejidos parenquimatosos, asociados con un aumento en el 
tamaño de las vacuolas y una disminución en los espacios intercelulares, le permite a la planta 
acumular agua en breves períodos de humedad. Por otra parte, las formas esféricas o suculentas 
representan los cuerpos más eficientes para evitar la evapotranspiración. Para su óptimo desarrollo, 
la planta requiere una temperatura anual entre los 18 y 25°C, aunque existen algunas especies 
resistentes a las bajas temperaturas donde pueden soportar hasta 16 grados centígrados bajo cero, 
siempre y cuando no se presenten estas temperaturas por períodos prolongados. La Opuntia ficus 
indica se desarrolla bien en climas áridos y muy áridos con lluvias de verano, por lo que se refiere 
15 
 
a precipitación pluvial es poco exigente, ya que se le encuentra en zonas con lluvias de 125 o más 
milímetros al año, aunque los excesos de humedad pueden provocar enfermedades fungosas y 
daños por insectos (Amaya, 2009). 
En lo que respecta a suelos, se adapta bien a diversas texturas y composiciones, pero se 
desarrolla mejor en suelos sueltos, arenosos, de profundidad media, con un pH preferentemente 
alcalino y a altitudes que varían entre los 800 y 2.500m.s.n.m., aunque también pueden encontrarse 
a altitudes menores cerca de la costa. En terrenos apropiados con pH neutro y sin problema de 
plagas, la Opuntia ficus indica puede llegar a vivir hasta 80 años. Las plantaciones comerciales de 
explotaciones intensivas, pueden durar 5 años (Amaya, 2009). 
I.2.6. Importancia Ecológica 
La Opuntia ficus indica puede ser un recurso importante en la economía rural y de las zonas 
áridas en general, por los altos rendimientos que se pueden obtener en la fruta y demás usos en las 
vastas superficies que no cuentan con una precipitación pluvial adecuada para la siembra de 
especies más exigentes en agua y suelo, que la Opuntia ficus indica. Esta planta es muy eficaz para 
adaptarse y crecer donde confluyen mayor número de factores limitantes que no son favorables 
para la mayoría de especies vegetales (Amaya, 2009). 
I.3. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA 
Los nopales son plantas arbustivas, rastreras o erectas que pueden alcanzar 3,5 a 5m de altura. 
El sistema radical es muy extenso, densamente ramificado, rico en raíces finas absorbentes y 
superficiales en zonas áridas de escasa pluviometría. La longitud de las raíces está en relación con 
las condiciones hídricas y con el manejo cultural, especialmente el riego y la fertilización (Sudsuki, 
1993; Sudzuki, 1999; Villegas, 1997) 
16 
 
Su tronco es leñoso y mide entre 20 y 50 cm de diámetro. Sus ramas están formadas por 
cladodios de 30 a 60 cm de largo x 20 a 40cm de ancho y de 2 a 3 cm de espesor. El cladodio 
fresco recibe el nombre de nopalito y el adulto de penca. 
En las pencas, de color verde opaco, se realiza la fotosíntesis, pues éstas remplazan a las hojas 
con esa función. Se encuentran protegidas por una cutícula gruesa que, en ocasiones, está cubierta 
de cera o pelos que disminuyen la perdida de agua, ya que poseen abundante parénquima. En este 
tejido se almacenan considerables cantidades de agua lo que permite a las plantas soportar largos 
periodos de sequía. Cabe destacar el papel de los mucílagos (hidrocoloides presentes en este tejido) 
que tienen la capacidad de retener el agua (Nobel, et.al, 1992). 
La Figura 2 esquematiza las partes de la Opuntia ficus indica, se identifica: 1) Cladodio o Penca, 
2) Espinas, 3) Flor y 4) Fruto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 Esquema de la Opuntia Ficus Indica. 
 
2 
1 
3 
4 
17 
 
I.3.1. Composición química general 
La Tabla 2 muestra la composición química del nopal fresco. Los cladodios tienen interés desde 
el punto de vista industrial ya que cuando los brotes son tiernos (10-15 cm) se usan para la 
producción de nopalitos y cuando están parcialmente lignificados (cladodios de 2-3 años), para la 
producción de harinas y otros productos. 
Tabla 2 
 Composición química de 100g de nopal fresco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: De la Rosa & Santana, (2001) 
 
El contenido de los macrocomponentes en el cladodio cambia con su edad, como lo muestra la 
Tabla 3. Los nopalitos contribuyen con una alta proporción de agua (alrededor del 90%) y son 
altamente cotizados por su contenido de fibra, comparable al de varias frutas y hortalizas 
(Zambrano, et.al, 1998; Ruales & Zumba,1998). 
 
PARÁMETRO CONTENIDO 
Porción comestible 78.00 
Energía (Kcal) 27.00 
Proteínas (g) 1.70 
Grasa (g) 0.30 
Carbohidratos (g) 5.60 
Calcio (mg) 93.00 
Hierro (mg) 1.60 
Tiamina (mg) 0.03 
Riboflavina (mg) 0.06 
Niacina (mg) 0.03 
Ascórbico (mg) 8.00 
18 
 
Tabla 3 
 Composición química de cladodios de distintas edades (porcentaje materia seca). 
Fuente: López (1977) citado por Sáenz, et.al, (2006) 
Son ricos también en minerales, entre ellos el calcio y el potasio (93 y 166 mg/100 g, 
respectivamente), y tienen bajo contenido de sodio (2 mg/ 100 g), lo que es una ventaja para la 
salud humana. Su alto contenido en calcio, los hacen muy interesantes por la importancia de este 
mineral en la dieta. McConn & Nakata, (2004) en un estudio efectuado en nopalitos señalan, sin 
embargo, que el calcio no estaría disponible para la utilización por el cuerpo humano, ya que se 
encuentra bajo forma de cristales de oxalato de calcio. Contienen, además, cantidades moderadas 
de carotenoides (30 μg/100 g) y vitamina C (11 mg/100 g) (Rodríguez & Cantwell, 1988). La 
composición química de las cenizas varía en las distintas especies y también dentro de una misma 
especie, de acuerdo a la composición química del suelo y con los complicados fenómenos mediante 
los que esas plantas disponen de sus nutrientes. Estos fenómenos se relacionan con la acidez, 
salinidad, conductividad, grado de disociación o ionización, humedad y textura del suelo. 
I.3.2. Propiedades funcionales de los frutos y cladodios 
Los compuestos funcionales son aquellos que tienen efectos beneficiosos para la salud y tanto 
los frutos como los cladodios de la tuna son una fuente interesante de tales componentes, entre los 
que destacan la fibra, los hidrocoloides (mucilagos), los pigmentos (betalainas y carotenoides), los 
minerales (calcio, potasio), y algunas vitaminas como la vitamina C (Saenz, et.al, 2004). Los 
EDAD 
(AÑOS) 
PROTEÍNA GRASA CENIZAS 
FIBRA 
CRUDA 
EXTRACTO NO 
NITROGENADO 
0.5 9.4 1.00 21.0 8.0 60.6 
1 5.4 1.29 18.2 12.0 63.1 
2 4.2 1.40 13.2 14.5 66.7 
3 3.7 1.33 14.2 17.0 63.7 
4 2.5 1.67 14.4 17.5 63.9 
19 
 
contenidos de estos compuestos son distintos en frutos y cladodios, siendo la pulpa de la fruta la 
parte más rica en vitamina C mientras que los cladodios son más ricos en fibra. 
Una alternativa explorada hace años es la obtención de betalaínas a partir de las tunas rojas o 
púrpuras. Las betalaínas son pigmentos solubles en agua derivados del ácido betalámico cuya 
estabilidad se ve afectada por el pH, siendo más estables a pH entre 4,0 y 6,0 (Castellar, et.al, 
2003).Están formadas por dos grupos principales, las betacianinas (rojas) y las betaxantinas 
(amarillas), que presentan absorbancias a diferentes longitudes de onda (540 nm y 480 nm, 
respectivamente). Dentro de las betacianinas se encuentran varios compuestos, entre ellos la 
betanina, que suele ser el mayor responsable del color rojo (Fernádez, et.al, 2002). La benina, 
también llamada rojo-betarraga, es aceptada entre los pigmentos naturales, utilizados 
principalmente para colorear alimentos que no son tratados térmicamente, como yogur, helados y 
jarabes. Se encuentra presente tanto en la cáscara como en la pulpa de los frutos y su concentración 
varía de acuerdo a la especie (Saenz, et.al, 2004; Sepúlveda, et.al, 2003) por lo que es de interés 
estudiar y seleccionar las especies que concentran la mayor cantidad del pigmento. 
Según su solubilidad en agua, la fibra se clasifica en soluble e insoluble; la primera la conforman 
mucilagos, gomas, pectinas y hemicelulosas y la insoluble es principalmente celulosa, lignina y 
una gran fracción de hemicelulosa (Atalah & Pak, 1997). Estas fracciones de fibra tienen efectos 
fisiológicos distintos: es así como la fibra soluble se asocia con la reducción de los niveles de 
glucosa y de colesterol y la estabilización del vaciamiento gástrico y la fibra insoluble con la 
capacidad de retención de agua (aumento del peso de las heces), el intercambio iónico, la absorción 
de ácidos biliares, minerales, vitaminas y otros y su interacción con la flora microbiana. 
Los cladodios son una fuente importante de fibra, de calcio y de mucilagos, tres componentes 
que son necesarios para integrar una dieta saludable (Saenz C., 2004; Saenz, et.al, 2004). 
20 
 
Las pectinas, aunque están presentes en la pulpa en baja cantidad, son parcialmente 
responsables de la viscosidad de la misma y son un elemento positivo en la producción de jugos y 
jaleas. 
La viscosidad que poseen las pulpas se ve influida por la presencia de pectinas y mucilagos. 
Ambos compuestos están considerados dentro del grupo de los hidrocoloides por su gran capacidad 
para captar y retener agua; forman parte, a su vez, de la fibra dietética. Estos compuestos, pueden 
ser utilizados como espesantes en productos alimenticios (Saenz, et.al, 2004; Sepulveda, et.al, 
2003). 
I.3.3. Usos del Nopal 
Actualmente, el nopal tiene múltiples usos, entre los que se encuentran los siguientes: 
 Como frutal. Para producción de tuna, fruto del nopal, esta cactácea se cultiva en 
diversos países: México (67.000 Ha), Italia (2.500 Ha), Sudáfrica (1.500 Ha), Chile 
(1.000 Ha), Colombia (300 Ha), Israel (250 Ha), Estados Unidos de América (200 Ha), 
entre otros países (Abraján, 2008). 
 Como hortaliza (nopalito). Con este propósito el nopal se cultiva en México (10.500 
Ha) y en Estados Unidos de América (150 Ha) (Abraján, 2008). 
 Como planta forrajera. El nopal se cultiva en muchos países para este propósito: Brasil 
(500.000 Ha), Sudáfrica (350.000 Ha), México (150.000 Ha, además 3.000.000 Ha de 
nopaleras silvestres las cuales se usan para la obtención de forraje), Túnez (75.000 Ha), 
Marruecos (10.500 Ha), Argentina (10.000 Ha), Estados Unidos de América (1.000 Ha, 
además de 500.000 Ha de nopaleras silvestres). De otros países, como Argelia, Libia, 
Egipto, Jordania, Etiopía, Namibia, Mozambique, etc., no se dispone de información 
sobre superficies cultivadas de nopal con fines forrajeros (Abraján, 2008). 
21 
 
 Como sustrato para la producción de grana cochinilla. La cochinilla (Dactylopus coccus 
Costa) es un insecto que produce el carmín, un colorante rojo que ha vuelto a tomar 
importancia, a raíz de que se prohibieron, por considerarlos cancerígenos, los colorantes 
artificiales (FDA Nº 2 y 4). Se cultiva nopal para producir grana en Perú (70.000 Ha), 
Bolivia (1.000 Ha), Chile (500 Ha), España (300 Ha), Sudáfrica (100 Ha), Argentina 
(50 Ha) y México (10 Ha) (Abraján, 2008). 
 Como planta medicinal. Se ha probado que los nopalitos y las cáscaras de la tuna ácida 
(xoconostle) abate los niveles de azúcar y colesterol en la sangre, por lo que su consumo 
en fresco, cocinado y procesado industrialmente se ha acrecentado en México (Abraján, 
2008). 
 Como materia prima en la producción de cosméticos. En México y otros países se 
fabrican, de nopal o de la tuna, cosméticos como: champú, acondicionadores, jabones, 
cremas, lociones, mascarillas, geles, etc (Abraján, 2008). 
 Como materia prima para elaborar bebidas alcohólicas. En México, Estados Unidos de 
América, Italia, Perú, Chile, Dinamarca, etc., se utiliza el nopal y sobre todo la tuna para 
fabricar vinos, licores y aguardientes (Abraján, 2008). 
 Como cerco. La utilización de las variedades espinosas de nopal para formar cercos en 
los huertos familiares y en los predios ganaderos es común y muy antigua en México 
(Abraján, 2008). 
 Para la conservación del suelo. El nopal se utiliza en muchos países para proteger el 
suelo de la erosión hídrica y eólica. Evita la desertificación en zonas áridas y semiáridas, 
formando setos en curvas de nivel, que soportan las condiciones del medio árido 
22 
 
caracterizado por una precipitación pobre e irregular y alta oscilación térmica diaria y 
anual (Abraján, 2008). 
 Otros usos populares a los que actualmente se les está estudiando su base científica, 
como la utilización de las pencas en la clarificación de aguas (López, 2000), su adición 
a la cal como adherente, en pinturas (Ramsey , 1999) o su introducción en el suelo para 
aumentar la infiltración de agua (Gardiner, et.al, 1999) 
 La tuna y los cladodios se conservan y transforman aplicando tecnologías equivalentes 
de procesamiento y existen alimentos tradicionales preparados en base a tuna y 
nopalitos. Se cuentan entre ellos alimentos en base al fruto: mermeladas, jugos y 
néctares; productos deshidratados; jugos concentrados, jarabes y licores. En base a los 
cladodios se encuentran entre otros, encurtidos, jugos, mermeladas y productos 
mínimamente procesados (Abraján, 2008). 
 Otra propiedad distinta es la que se atribuye al nopal como repelente de insectos, aunque 
no se conocen estudios científicos acerca de esta acción; un producto que con estos fines 
habría sido probado con éxito en la isla de Roatan, Honduras, está siendo elaborado en 
Texas, patentando y se ofrece a través de Internet (Saenz, et.al, 2006) 
A continuación, se mencionan una serie de sectores industriales que pueden obtener y/o 
beneficiarse con productos obtenidos a partir de los nopales (Saenz, et.al, 2006): 
 Agroindustria de alimentos y bebidas para consumo humano (producción de diversos 
alimentos, bebidas alcohólicas y analcohólicas de tuna y nopalitos); 
 Agroindustria de alimentos para animales (suplementos y piensos de cladodios y de 
desechos de la industria procesadora de tuna, como las cáscaras y las semillas); 
23 
 
 Industria farmacéutica (protectores gástricos de extractos de mucílagos; cápsulas y 
tabletas de polvo de nopal); 
 Industria cosmética (cremas, champúes, lociones de cladodios); 
 Industria de suplementos alimenticios (fibra y harinas de cladodios); 
 Industria productora de aditivos naturales (gomas de cladodios; colorantes de la fruta); 
 Sector de la construcción (compuestos ligantes de los cladodios); 
 Sector energético (producción de biogás a partir de las pencas); 
 Sector productor de insumos para la agricultura (productos del nopal como mejoradores 
del drenaje de suelos); 
 Sector turismo (artesanías en base a cladodios lignificados); 
 Industria textil (uso de colorantes naturales como el carmín de cochinilla). 
Continuando con las aplicaciones de la tuna y sus cladodios, en este caso, en el sector 
alimentario, se visualiza la Tabla 4, donde indican los productos y subproductos de estos. 
Tabla 4 
Algunos productos alimenticios, subproductos y aditivos obtenidos de la tuna y los cladodios. 
Fuente: Sáenz,et.al, (2006)
PRODUCTOS SUBPRODUCTOS 
Tunas Cladodios Tunas y Cladodios 
Jugos y néctares 
Mermeladas, geles y jaleas 
Frutas y láminas 
deshidratadas 
Edulcorantes 
Alcoholes, vinos y vinagres 
Fruta enlatada 
Fruta y pulpa congelada 
Jugos 
Encurtidos y salmuera 
Mermeladas y jaleas 
Harinas 
Alcohol 
Confites 
Salsas 
Nopalitos 
Aceite de las semillas 
Mucilagos de los cladodios 
Pigmentos de las cáscaras y 
frutos 
Fibra dietaria de los 
cladodios 
Pasta forrajera de la cáscara 
y las semillas 
24 
 
CAPITULO II 
EL MUCILAGO DE NOPAL 
II.1. MUCILAGO DE NOPAL 
Otro componente al que se ya se ha hecho mención por su importancia fisiológica es el 
mucílago. Este compuesto se presenta tanto en los cladodios como en la piel y pulpa de la fruta, 
aunque en muy diversas proporciones. Estudios efectuados por (Saenz & Sepulveda, 1993) indican 
que el rendimiento en todos los casos es bajo: 0,5 por ciento en la cáscara y 1,2 por ciento en los 
cladodios. 
Estos hidrocoloides pueden ser interesantes porque se pueden extraer de las pencas maduras 
dándoles mayor utilidad o de pencas provenientes de la poda de plantas que se cultivan para 
producción de fruta. Estos hidrocoloides podrían integrar la oferta de una gran gama de agentes 
espesantes de amplio uso en la industria de alimentos y farmacéutica. Su poder viscosante está 
siendo actualmente estudiado (Cárdenas, et.al, 1997; Medina Torres, et.al, 2000; Sepúlveda, et.al, 
2003) con resultados interesantes, por lo que -si se mejoran los rendimientos de extracción- podría 
competir con gomas de gran uso como la goma garrofin, el guar u otros agentes espesantes. 
Por su parte en Israel, (Garti, 1999) ha estudiado la capacidad como agente emulsionante de la 
goma o mucilago de Opuntia ficus-indica. El autor encontró que esta goma: (1) reduce la tensión 
superficial e interfacial; (2) estabiliza emulsiones del tipo aceite-agua; (3) forma gotas de aceite 
pequeñas; (4) absorbe hacia la interface aceite-agua y no contribuye a la viscosidad de los sistemas; 
(5) los sistemas no floculan. Espinosa (2002) estudio la adición de dispersiones de mucilago de 
nopal en distintas concentraciones (0,5 y 0,8 por ciento) a espumas elaboradas con clara de huevo, 
demostrando que la adición de mucilago en las dos concentraciones aumentaba la estabilidad con 
25 
 
respecto a un control sin adición de mucilago de nopal, lo que se manifestaba en una menor 
sinéresis y un mayor volumen luego de 48 horas de reposo. 
Hasta hace poco tiempo, se consideraba que las gomas o hidrocoloides, no contribuían al valor 
nutritivo de los alimentos, por consiguiente, sus calorías no aumentaban y no impartían ningún 
sabor ni aroma a los productos a los que se adicionaban. 
II.1.1. Extracción de mucilago 
No existe una técnica estandarizada para extraer el mucilago debido a que el método cambia 
según la fuente (Cladodio o fruta) y de la parte específica de la planta (piel, pulpa o semillas). 
Las metodologías de extracción del mucílago señaladas en los diferentes estudios realizados 
son muy variadas, desde metodologías muy simples como la señalada por (Vargas & Ramos, 2003) 
hasta otras más complicadas como la utilizada por Habibi, et.al, (2005). El método cambia según 
la fuente de mucílago (cladodio o fruto) y la parte concreta de la que se extraerá el hidrocoloide 
(piel, pulpa o semillas). En función de lo anterior y el grado de pureza que se desea obtener serán 
las modificaciones al método simple que se deban hacer. 
Haciendo una recolección de información se presenta un cuadro resumen de las etapas de 
extracción en la tabla 5. 
Tabla 5 
 Descripción de cada una de las etapas de la extracción del mucilago según diferentes fuentes 
PROCESO DESCRIPCIÓN 
Selección 
Se recolectan Pencas de 2 a 3 años de edad, se cosechan durante 
la mañana, ya que los ácidos de estas varían según la hora de 
cosecha por tratarse de plantas con metabolismo ácido de las 
crasuláceas (Corrales, et.al, 2004; Goldstein & Nobel, 1991; 
Abraján, 2008; Sepúlveda, et.al, 2007) 
26 
 
Lavado – Cepillado 
Luego de la selección y antes de entrar al proceso, la fruta debe 
ser lavada, con agua limpia. En el caso de los nopalitos, al igual 
que en el caso de la tuna, la remoción de las espinas forma parte 
de la limpieza. Esta se lleva a cabo en forma manual, con cuchillos 
afilados; de igual modo ocurre con el pelado manual de la tuna. 
(Saenz, et.al, 2006) 
Pelado 
Luego del desespinado, con un cuchillo casero se elimina la 
cutícula y la epidermis, tratando de recuperar la mayor cantidad de 
colénquima y parénquima, que es donde se encuentra la mayor 
cantidad de células que almacenan el mucilago. (Sepúlveda, et.al, 
2007; Dominguez, et.al, 2011, Abraján, 2008) 
Trituración 
Se mezclan la penca previamente pelada con agua destilada 
para facilitar la molienda, para facilitar la extracción de principios 
activos. 
Extracción Acuosa 
A la penca molida se le somete a una extracción solido-líquida, 
Considerando ciertos factores como Relación Penca/Agua, 
Temperatura y tiempo. En algunas fuentes solo consideran valores 
fijos para este proceso (Contreras, et.al, 2015; Dominguez, et.al, 
2011; Quispe, 2012; Abraján, 2008), en otros trabajos consideran 
un rango en cada uno de estos factores para así optimizar el % 
rendimiento (Sepúlveda, et.al, 2007; Cai, et.al, 2008) 
Filtración 
Paso necesario para retirar restos de fibra y pulpa de la penca, 
se usará una tela adecuada para este procedimiento, para así poder 
quedarse con el líquido mucilaginoso. (Sepúlveda, et.al,2007; 
Saenz, et.al,2006; Abraján, 2008; Dominguez, et.al, 2011; Quispe, 
2012) 
Centrifugación 
Necesario para retirar mermas de partículas muy pequeñas, que 
pasaron el 1° filtrado. (Sepúlveda, et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; 
Cai, et.al, 2008; Abraján, 2008) 
Concentración 
Este paso es necesario para así poder evaporar el exceso de 
agua y así reducir el volumen de alcohol a utilizar en la siguiente 
27 
 
etapa. (Sepúlveda, et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; Cai, et.al, 2008; 
Abraján, 2008; Dominguez, et.al, 2011) 
Precipitación 
Esta etapa es necesaria para insolubilizar los polímeros 
mediante la adición del alcohol, generando un desfase así también 
poder solubilizar los pigmentos, disolviendo parte de la clorofila 
presente en la penca. (Sepúlveda, et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; 
Cai, et.al, 2008; Abraján, 2008; Dominguez, et.al, 2011; 
Contreras, et.al, 2015) 
Centrifugación 
Paso necesario para separar el mucilago precipitado del exceso 
de alcohol. (Sepúlveda, et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; Cai, et.al, 
2008) 
Lavado – Filtrado 
Se utiliza el alcohol para eliminar el exceso de agua y facilitar 
el secado. (Sepúlveda, et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; Cai, et.al, 
2008; Abraján, 2008) 
Secado 
Consiste en la eliminación del solvente orgánico. (Sepúlveda, 
et.al, 2007; Saenz, et.al, 2006; Cai, et.al, 2008; Abraján, 2008; 
Dominguez, et.al, 2011; Contreras, et.al, 2015) 
Fuente: Elaboración propia 
Otras etapas no consideradas en este cuadro, ya que no se tomarán en cuenta en el proceso 
experimental de este trabajo debido a un bajo rendimiento porcentual, son el Escaldado y 
decoloración, ya que la finalidad de estas es obtener un producto blanco y no la de alcanzar 
rendimientos de extracción elevados. (Abraján, 2008) 
28 
 
II.1.2. Factores a considerar en la extracción 
En la tabla 6 se resumirán algunos trabajos de investigación donde se consideraron ciertos 
factores para obtener un alto Rendimiento porcentual de extracción de polisacáridos. 
Tabla 6 
Factores, intervalo de valores y Rendimientos porcentual según Publicaciones previas 
Fuente: Elaboración Propia 
Para este trabajo se considerará como factores los presentados en la tabla 7. 
 
A
U
T
O
R
 
M
A
T
E
R
IA
 P
R
IM
A
 
(E
SP
E
C
IE
) 
– 
P
R
O
C
E
D
E
N
C
IA
 
E
T
A
P
A
 
F
A
C
T
O
R
E
SIN
T
E
R
V
A
L
O
 D
E
 
V
A
L
O
R
E
S 
%
R
E
N
D
IM
IE
N
T
O
 
Sepúlveda, 
et.al, 
(2007) 
Penca 
(Opuntia 
Ficus Indica) 
– 
Plantaciones 
en Chile 
Extracción 
Relación Penca 
Fresca / Agua 
1/5 – 1/7 
1.51 
Temperatura 40°C – 16°C 
Tiempo 4h, 8h y 16h 
Precipitación 
Tipo de alcohol 
Etanol 95° - 
Alcohol 
Isopropílico 
Relación 
Extracto/Alcohol 
1/3 – 1/4 
Cai, et.al, 
(2008) 
Penca 
(Opuntia 
Milpa Alta) 
– Shangai 
China 
Extracción 
Relación Penca 
Fresca / Agua 
1/2 – 1/3 – 1/4 
0.694 
Temperatura 
70°C – 80°C – 
90°C 
Tiempo 2h, 3h y 4h 
29 
 
Tabla 7 
 Descripción e intervalos de los factores a utilizar en este trabajo 
Fuente: Elaboración propia 
FACTOR INTERVALO DESCRIPCIÓN 
Relación Penca 
/Agua 
1/3 – 1/4 
Considerando la información de Sepúlveda, 
et.al, (2007) concluyen que el rendimiento 
puede aumentar si este factor o la Temperatura 
aumentan; Cai, et.al, (2008) analiza cómo 
influye este factor a una Temperatura y tiempo 
constantes, viendo que él Rendimiento 
porcentual es casi constante a valores de 1/3 y 
1/4. 
Temperatura 60°C  2, 80°C  2 
Tanto Sepúlveda, et.al, (2007) y Cai, et.al, 
(2008) coinciden que el Rendimiento 
porcentual de extracción se ve más afectado 
con este factor. Según Cai, et.al, (2008); quien 
evaluó este factor a una Relación penca/Agua 
y tiempo constantes indica que a Temperaturas 
superiores a 85°C el Rendimiento va 
disminuyendo debido al aumento de la 
hidrólisis del polisacárido cuando este factor es 
mayor. 
Tiempo 2h – 4h 
Según Cai, et.al, (2008) después de analizar 
sus resultados concluye que a medida que el 
tiempo aumenta hasta 4h este tendrá en efecto 
positivo en él rendimiento porcentual, exceder 
este valor originará el cambio de la estructura 
de la molécula de polisacáridos disminuyendo 
así el rendimiento. 
30 
 
II.1.3. Composición química del mucilago 
El mucílago es un carbohidrato complejo. Entre los monómeros contenidos en la cadena se 
encuentran: L-arabinosa, D-galactosa, L-ramnosa, D-Xilosa y ácido galacturónico. La proporción 
de estos monómeros en la molécula varía de acuerdo a diversos factores como: variedad, edad, 
condiciones ambientales y estructura empleada para la extracción (fruto, cáscara, cladodio), entre 
otros factores. La Tabla 8 muestra la composición química del mucílago de Opuntia ficus indica 
y la Tabla 9 los monómeros presentes en el mucílago de diferentes especies de Opuntia, así como 
su peso molecular, según distintas referencias bibliográficas consultadas. El mucílago está presente 
como su sal de calcio en las células de mucílago del parénquima de la penca (Trachtenberg & 
Mayer, 1982). 
31 
 
Tabla 8 
Rendimiento de mucilago y composición química (g/100g) 
Fuente: Elaboración Propia 
AUTOR %
 
R
E
N
D
IM
IE
N
T
O
 
H
U
M
E
D
A
D
 
P
R
O
T
E
ÍN
A
 
C
E
N
IZ
A
S 
G
R
A
SA
 
F
IB
R
A
 
C
A
R
B
O
H
ID
R
A
T
O
 
BASE HUMEDA 
Almendárez, 
(2004) 
0.78 7.56 5.0 38.74 0.47 0.47 55.32 
Sepúlveda, et.al, 
(2007) 
1.51  0.1 6.0 0.1 7.23 0.1 37.3 1.0 - - 49.47 
Hong & Ibrahim, 
(2012) 
2.12 13.69 4.81 28.67 - - 52.83 
BASE SECA 
Bayar, et.al., 
(2016) 
10.24 10.25 0.92 35.52 - - 63.45 
Abraján, (2008) - - 3.65 22.78 0.75 0.52 72.3 
Martínez & 
González , (2012) 
- - 7.39 - - - 58.77 
32 
 
Tabla 9 
 Peso Molecular (PM) y monómero (galactosa, ramnosa, arabinosa, xilosa, ácido 
galacturónico) presentes en mucilago de Opuntia Spp. Según diferentes estudios 
+ Indica presencia del polisacárido por Fuente bibliográfica 
Fuente: Abraján,(2008) 
 
 
AUTOR 
MW 
(g/mol) 
G
A
L
A
C
T
O
SA
 
R
A
M
N
O
SA
 
A
R
A
B
IN
O
SA
 
X
IL
O
SA
 
Á
C
ID
O
 U
R
Ó
N
IC
O
 
Srivastava (1974) + + 
Saag (1975) + + + + + 
Paulsen and Lund (1979) + + + + + 
Mc Garvie and Parolis (1979) + + + + + 
Trachtenberg & Mayer (1981) 4.3 x 106 + + + + + 
Mc Garvie and Parolis (1979) + + + 
Mc Garvie and Parolis (1981) + + + + + 
Trachtenberg & Mayer (1982) 1.56 x 106 
Nobel (1992) + + + + + 
Sáenz (1993) + + + + + 
Forni (1994) + + + + 
Cárdena (1997) 3 x 106 + + + + 
Medina (2000) 2.3 x 106 + + + + + 
Cárdenas (2008) + + + + 
Majdoub (2001) 6.92 x 106 + + + + + 
Majdoub (2001) 2.25 x105 + + 
Majdoub (2001) 13.3 x 106 + + + + + 
Habibi (2004) + + + + + 
33 
 
Tomando en cuenta las investigaciones más recientes, se puede concluir que los principales 
compuestos presentes en el mucilago de Opuntia ficus indica son: 
Tabla 10 
 Principales compuestos presentes en el mucilago 
 
 
 
 
 
Fuente: Saenz, (2004) 
De acuerdo a Trachtenberg & Mayer, (1981) el mucilago es un polisacárido, que contiene 10% 
de ácido urónico, arabinosa, galactosa, ramnosa y xilosa. La composición del mucilago de nopal 
fue bastante similar para Madjdoub, et.al, (2001) compuesto principalmente de L-arabinosa, 
D-Galactosa, D-xilosa y 19.4% de ácido urónico. 
McGarvie & Parolis, (1981) encontraron que el mucilago de nopal está compuesto de una 
familia de polisacáridos altamente ramificados. Ellos consideran una estructura de unidades de 
ácido  - D – galacturónico unidas 1  2 a unidades de  - L – ramnosa enlazadas 1  4 con 
ramificaciones en el C -4, las ramificaciones de oligosacáridos de galactosa las cuales llevan L – 
arabinosa y D – xilosa como sustituyente 
COMPONENTE PORCENTAJE (%) 
L-Arabinosa 24.6 – 42 
D-Galactosa 21 – 40.1 
L-Ramnosa 7 – 13.1 
D-Xilosa 22 – 22.2 
Ácido D-Galacturónico 8 – 21.7 
34 
 
 
Figura 3 Estructura parcial propuesta del mucilago de Opuntia Ficus Indica (Fuente: Sáenz, 2004) 
 
II.1.4. Aplicaciones del mucilago del nopal 
Ojeda (2012) Indica que los coagulantes naturales que han tenido mejor rendimiento e 
importancia para el uso de plantas de tratamiento de aguas son: los compuestos algínicos, los 
derivados de la tuna y nopal, los almidones y semillas de algunas plantas. 
Los polímeros orgánicos de origen natural presentan por lo general una mínima o nula 
toxicidad, dado como lo presentan muchos investigadores acerca de la tuna, esto aumenta las 
alternativas de tratamiento de aguas basadas en la utilización de coagulantes naturales en los 
procesos de clarificación, y se hace imprescindibles, teniendo en cuenta las condiciones 
económicas actuales de muchos países. (Rodriguez, et.al, 2007) 
En un estudio efectuado en Cuba se comparó la capacidad clarificante del mucílago de la tuna, 
con otros agentes tradicionales como el sulfato de aluminio y se llegó a la conclusión que el 
-(D - Gal A -  (12) - L - Rha - - (14)n -
4


 Gal 3  R
6

1

R  4 Gal 3 R
6

1

1
 Gal 3  R
4

R
R = Arabinosa o Xilosa
35 
 
mucílago de Opuntia ficus-indica y de Opuntia stricta variedad Dillenii tienen una conducta 
similar al sulfato de aluminio para clarificar el agua. (López, 2000) 
Trabajos como los de Vaca-Mier, et.al(2014) concluye la aplicabilidad del polvo de nopal como 
un coagulante primario alternativo, de bajo costo, gran efectividad y sin efectos tóxicos al medio 
ambiente, que, acompañado de otros procesos como la desinfección con sustancias alternativas, 
representaría una opción de tratamiento sustentable para el reúso de aguas negras en actividades 
de riego. 
Otros como los de Villabona, et.al, (2013) determinaron que el material extraído de Opuntia 
ficus indica presenta una alta actividad como coagulante debido a su capacidad para remover 50% 
del color y 70% de turbidez de aguas crudas con alta turbidez inicial. También se logró establecer 
que el material no altera significativamente el pH del agua tratada. Todo lo anterior evidenció su 
potencial aplicación como alternativa a los coagulantes sintéticos. No obstante, se expone la 
necesidad de evaluar la dosis óptima de coagulante, y el efecto de otras variables, tales como la 
velocidad de agitación, en el desempeño del material en procesos de clarificación, con el fin